Seminar „Ressourcen“
Die fossilen Brennstoffe
Braunkohle und Steinkohle
Gliederung/Inhalte
•
•
•
•
•
Was ist Kohle, Entstehung
Steinkohle – Braunkohle
Förderung und Verarbeitung
Quantifizierung und Verbreitung
Wirtschaftliche Bedeutung
Entstehung - Historisches
• Bis ins MA: Kohle als Mineral, wie die
anderen Gesteine ? (keine Genese – war
schon immer auf der Erde)
• Bis ins 18. Jhdt: Orientierung an
Anaximenes (Produkt aus der Verdichtung
der Luft)
• ABER: erkennbare Pflanzenreste in der
Kohle (BK) bzw. Einschaltungen
Entstehung
• Abbildung Pflanzenreste:
Stammreste in einem Oberflöz (JURASKY)
Entstehung
• Abbildung Pflanzenreste:
Baumstümpfe in einem Oberflöz (JURASKY) – Autochthonie !!!
Entstehung
• Abbildung Pflanzenreste:
Längsschnitt Calamit - in Kohle isoliert erhalten (KERP)
Entstehung
• Ursprung der Kohle: organ. Substanz
(insbes. Pflanzenreste)
• „Inkohlung“: Begriff für die
Entwicklungsreihe organ. Substanz Kohle
• 2 Prozess-Abschnitte: Biochem. – und
geochem. Inkohlung
Inkohlung
Pflanzen
Torf
Braunkohle
Steinkohle
• Biochemischer Abschnitt: Vertorfung
• Geochemischer A.: Torf  Kohle  ...
• „Reife“ nimmt mit fortschreitender
Inkohlung zu !
Anthrazit
Inkohlung
• Chemische Veränderungen:
Elementaranalyse
120
%-Anteile
100
80
C
60
H
40
O
20
0
Holz
Torf
Braunkohle Steinkohle Anthrazit
Reife
Datenquelle: JURASKY, 1936 – eigener Entwurf
Inkohlung
• Visuelle Veränderungen: Torf
- hellbraun bis braunschwarz
- Pflanzenreste erkennbar
• Visuelle Veränderungen: Braunkohle
- gelb bis dunkelbraun
- Pflanzenreste verschwinden
- feucht, zerreiblich
• Visuelle Veränderungen: Steinkohle
- dunkelbraun bis schwarz
- keine Pflanzenreste erkennbar
- verfestigt, tlw. glänzend
Inkohlung
• Vertorfung
- „gehemmte“ Zersetzung (O2-Mangel)
- Tätigkeit aerober Bakterien gemindert
- Akkumulation von Pflanzenresten
- anerobe Standorte (semiterrestrischMoore)
- Verbrauch des O2 in der Substanz
- Teilprozess: Humifizierung (
Huminstoffe)
Inkohlung
• Vertorfung:
- Zellulose: Kohlenhydrat mir Beta-DGlucose als Grundbaustein; wird abgebaut
- Lignin: „Verholzung“, widerstandsfähig
Quelle: www.geologieknoten.de (AG Geologie)
Inkohlung
• Vertorfung: Huminstoffe
- stabil, braun bis schwarz gefärbt
- 3 Hauptstoffgruppen: Fulvosäuren,
Huminsäuren und Humine
- Träger kennzeichnender Eigenschaften der
Kohle (Farbe, Braunkohlegeruch,
Hygroskopizität)
Inkohlung
• Neben Vertorfung: Sapropelbildung
- =„Faulschlamm“: subhydrische
Humusform
- insbes. aus Wachs, Sporen und Harzen
- allochthon
 bildet „Bitumen-Kohlen“
- aber: über 80% der Kohlen Humuskohlen
(Vertorfung)
Inkohlung
• Die Moore:
- Ausdehnung (vgl. autochthon)
- vertikale Mächtigkeit
- Zeitfaktor: 30-40k Jahre für die Bildung
der organ. Substanz für ein 10m Flöz
- Beispiel: Kohlerevier Weststeiermark
(GKB)
Inkohlung
• Revier der GKB:
- vor 20 Mio. a: alpidische Gebirgsbildung endet –
Alpen gehoben; Wasser dringt nur noch in die
randlichen Buchten ein; Trennung Festland-Meer
 Süßwasserkreislauf
- in den Becken: ausgedehnte Moore und Sümpfe
(ungestörte Bildung); bei konstantem
Wasserspiegel  Senkungsvorgänge !!!
Inkohlung
• Computermodell Weststeiermark:
Inkohlung
• Geochemische Inkohlung:
 Druck und Temperatur
• Überdeckung (Sedimentation) führt zu
Entwässerung (Druck)
• C-Gehalt steigt, Wassergehalt sinkt,
Heizwert steigt
Inkohlung
Pflanzen
Torf
Braunkohle
Weichbraunkohle
Steinkohle
Hartbraunkohle
• Weichbraunkohle:
- H2O-Gehalt: 20-50% (grubenfeucht)
• Hartbraunkohle:
- H2O-Gehalt geringer (-1%/100m)
- „Homogenisierter“
- stärker verfestigt
Anthrazit
Braunkohlen
• Gelbbraun bis schwarzbraun (abfärbend)
• Hoher Wassergehalt
• Locker/zerreiblich bis verfestigt mit
muscheligem Bruch
• C: 65-80%; O: 17-28%
• Gemeine Braunkohle(erdige BK),
Schwelkohle (bituminöse Stoffe), Lignit
Braunkohlen
• Beispiel Revier GKB:
Grundflöz: wertvollste Kohle
Inkohlung
Pflanzen
Torf
Braunkohle
Steinkohle
Anthrazit
• Geochemische Inkohlung zu Steinkohle:
- tiefere Versenkung
Qualität + mit vertikal. Tiefe
- Druck (Überdeckung, tekt. Deformation):
Faltung: höherwertigere Kohlen
- Temperatur
Bedeutung von Eruptivgesteinen
Steinkohle
•
•
•
•
•
Schwarz mit erhöhtem Glanz
Stark verfestigt, höheres spez. Gewicht
Geringer H2O Gehalt
C: 80-90%; O: 4,5%
Muttergestein des Erdgas !
Entstehung - Zusammenfassung
Quelle: Press/Siever, 1995
Förderung
• Tagebau – Tiefbau:
- Tagebau: geringe Deckschicht, bis zu
500m möglich, insbes. BK
(vgl. Entstehung–Senkungsvorgänge)
- Tiefbau: Teufe (Tiefenlage), Mächtigkeit,
Beschaffenheit Deckgebirgsschichten,
insbes. Steinkohle
Verarbeitung
• Trocknung bei BK:  Briketts
• Kohlenchemie: Kohlehydrierung
(=Kohleverflüssigung)  Benzin !
• Kohlenentschwefelung: Schwefelanteil
wird entzogen  Emission von
Schwefeldioxid (SO2) vermindert
Quantifizierung
• Kohle: nicht erneuerbarer Rohstoff(Energiequelle)
• Zentrale Fragen:
- Wie viel ist vorhanden ?
- Wie lange wird man auskommen ?
• Begriffe: Reserven / Ressourcen
- Reserven: entdeckt, abbaubar
(techn./jurist./wirtsch.)
- Ressourcen: weltweite Gesamtmenge + nicht
entdeckte
Quantifizierung
Quelle: STAHL, 1998
Quantifizierung
• Schätzungen: 6,5 Billionen Tonnen
• Hauptförderer:
Kohleförderer
sonstige
Land
USA
China
ehem. Sowjetunion
0
10
20
30
Anteil in %
Quelle: BP, 1998
40
50
60
Quantifizierung
• Kohleförderung in EU:
- England, Deutschland, Spanien
- Österreich:
Steinkohle: 0 (1999)
Braunkohle: 1,054 Mio. t (1999)
BRD: 161,282 Mio. t
Quantifizierung
• Auskommen (bei gleichbleibendem
Energieverbrauch, bezogen auf Reserven):
Quelle: STAHL, 1998
Verbreitung
Quelle: Press/Siever, 1995
Wirtschaftliche Bedeutung
• Industrielle Revolution: Kohle als wichtigster
Energieträger
• Gegenwart.: Verdrängung durch Öl, Gas,
Kernenergie und erneuerbaren Energieträgern
91% Anteil der fossilen nicht
erneuerbaren Brennstoffe,
davon 27% Kohle
Quelle: BP, 1998
Wirtschaftliche Bedeutung
• Abnehmer:
- E-Wirtschaft (37-45% aus Kohle)
Deutschland: >90% der BK in Verstromung
- Schwerindustrie (Eisen/Stahl)
Wirtschaftliche Bedeutung
• Welthandel
- BK kaum im Welthandel – ortsnahe
Verwendung (s. Eigenschaften - H2OGehalt)
- Insgesamt: nur 10% der weltweit
geförderten Kohle wird weltweit gehandelt
Wirtschaftliche Bedeutung
• Arbeitsmarkt: Beispiel Deutschland
Beschäftigte im Steinkohlebergbau (BRD)
650.000
600.000
Anzahl Beschäftigte
550.000
500.000
450.000
400.000
350.000
300.000
250.000
200.000
150.000
100.000
50.000
0
1945-2001
Datenquelle: Verband der dt. Kohlewirtschaft
Wirtschaftliche Bedeutung
Datenquelle: Verband der dt. Kohlewirtschaft
• Schriftl. Fassung
• Powerpoint-Präsentation
• Zusammenfassung
sind im Internet unter
http://geo4.uibk.ac.at/users/jurgeit
abrufbar !!!

Präsentation PPT